Конструктивный расчет печи.

Тепловой расчет печи.

Теловой расчет зон подогрева и обжига:

Приход тепла:

1. Химическая теплота от горения топлива:

, кДж/ч

где, - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³ или кДж/кг;

В – искомый часовой расход топлива, нм³/ч или кг/ч.

2. Физическая теплота воздуха, идущего на горение:

, кДж/ч

где, L_α – количество воздуха для горения нм³/нм³;

t_В – температура воздуха идущего на горение (если подогрев воздух не требуется, то t_В=20⁰С);

с_В – теплоемкость воздуха, кДж/(м³·К).

3. Общий приход тепла:

Q_ОБЩ = Q_топ + Q_ВОЗ, кДж/ч

Расход тепла:

1. Расход тепла на нагрев материала:

, кДж/ч

где, С_КОН, С_НАЧ – теплоемкость материала при конечной температуре обжига и в

начале нагрева при начальной температуре соответственно,

кДж/кг·град;

t_НАЧ, t_КОН – начальная и конечная температура обжига, ⁰С;

Р_Г – годовая производительность печи, т/ч.

2. Расход тепла на испарение физической влаги:

, кДж/ч,

где, 2500 – скрытая теплота парообразования, кДж/кг вл;

tн- температура материала, поступающего в печь, ⁰С;

4, 2- теплоёмкость воды, кДж/(кгК)

Р_w=Р_{с ,}

где, W- влажность сырца, поступающего на обжиг, масс, %;

Р_с- количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч.

Р_с= ; Р= ;

где, в - процент брака при обжиге.

3. Тепло затраченное на химические реакции при нагреве материала:

Q_хим=(k ) 10^-4· Рс·2090, кДж/ч

где, k - содержание в обжигаемом материале глины или каолина, масс %

m- содержание Аl₂О₃ в глине (каолине), масс. %

Р_с – количество сухого материала, поступающего в печь, кг/ч

2090 – теплота дегидратации глин (каолинов) в расчете на 1 кг содержащегося в них Аl₂О₃, кДж/кг.

Данную статью расхода определяют при обжиге изделий, в составе которых содержится значительное количество необожженного глинистого вещества и карбанатов.

Теплота диссоциации карбанатов в пересчете на 1 кг содержащихся в них МgО или СаО, составляет соответственно 2750 и 3177 кДж/кг.

Содержание Аl₂О₃ в шамоте, глинозёме, спеченном корунде, а также в других компонентах массы (кроме сырых глины и каолина) не влияет на данную статью расхода и не учитывается.

4. Потери тепла с уходящими продуктами горения:

Q_дым = V_дым · i_дым, кДж/ч

где, V_дым – объем продуктов горения, уходящих из рабочего пространства печи, нм³/ч

V_дым = V_a·B·α _общ, нм³/ч; α _общ=4÷ 5

i_дым = 205 кДж/кг·сух.воз, (по таблице «Теплосодержание»)

5. Потери тепла в окружающую среду через стены и свод печи.

, кДж/ч

где, t_газ, t_воз – температура газа рабочего пространства печи и окружающего воздуха,

⁰С

S₁, S₂, S₃ – толщина слоев кладки(по чертежу), м

λ ₁, λ ₂, λ ₃ – коэффициент телопроводности, находится по таблице в зависимости

от вида материала кладки и температуры стенок, Вт/(м·К)

(Приложение 19);

F_кл – площадь поверхности кладки, рассчитывается по чертежам печи, м².

При однослойной кладке свода печи потери тепла рассчитываются по формуле:

, кДж/ч

Общие потери через кладку печи определяем:

Q_общ.кл = Q_{кл. под.ст} + Q_{кл.под.св} + Q_{кл.обж.ст} + Q_{кл.обж.св}, кДж/ч

6. Расход тепла на нагрев транспортирующих устройств:

Q_тр = G_фут(с_к·t_к - с_н·t_н), кДж/ч

где, G_фут – часовая масса отдельных слоев футеровки вагонеток, кг/ч;

G_фут=G_i ·v

G_i - рассчитывается по его геометрическим размерам и плотности футеровочного материала, кг

ν – скорость движения вагонеток в печи ваг/ч.

с_к, с_н – конечная и начальная теплоемкости отдельных слоев футеровки (Приложение 18, 19);

t_к, t_н – конечная и начальная температуры слоев футеровки вагонеток, ⁰С.

Общие потери тепла зон подогрева и обжига составят:

Q_{общ. з.п.} = Q_мат + Q_исп + Q_дым + Q_хим + Q_кл + Q_тр, кДж/ч

Определение часового расхода топлива:

Часовой расход топлива В определяют путем приравнивания сумм приходных статей бланса зон подогрева и обжига к сумме расходных статей.

Q_прих = Q_{расх ∙} В=нм³/ч

Определим удельный расход условного топлива на 1 тн годной продукции

, кг.усл./тн.год.прод

Составляем таблицу теплового баланса зон подогрева и обжига(таблица 9).

Таблица 9 – Тепловой баланс зон подогрева и обжига

Невязка составит:

Тепловой расчет зоны охлаждения:

Приход тепла:

1. Тепло поступающее из зоны обжига печи:

Q_унос = G_унос · с_унос · t_{унос..мат} + G_фут с_ср·t_ср,, кДж/ч

где, G_унос = Р_час, кг/ч

с_унос – теплоемкость изделий, кДж/кг·К (Приложение 18, 19)

t_{унос. мат} – температура материала, ⁰С.

2. Физическая теплота воздуха, поступающего в зону охлаждения для охлаждения состава:

Q_воз = Х · i_воз, кДж/ч

где, Х – количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз – теплосодержание, принимается по таблице (Приложение 15)

Расход тепла:

3. Потери тепла через кладку стен и свод печи:

, кДж/ч

где, t_газ, t_воз – температура газа рабочего пространства печи и окружающего воздуха, ⁰С

S₁, S₂, S₃ – толщина слоев кладки(по чертежу), м;

λ ₁, λ ₂, λ ₃ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) (Приложение 10);

F_кл – площадь поверхности кладки, рассчитывается по чертежам печи, м².

4. Тепло отводимое на сторону(сушку):

Q_сушки = Х · i_воз, кДж/ч

где, Х – количество воздуха необходимого для охлаждения, нм³/ч;

i_воз – теплосодержание, принимается по таблице (Приложение 15)

Общие потери зоны охлаждения составят:

Q_{пот. з.ох.} = Q_кл + Q_сушки, кДж/ч.

Составляется таблица теплового баланса зоны охлаждения (таблица10).

Таблица10 – Тепловой баланс зоны охлаждения

Невязка составит:

Затем составляется таблица сводного теплового баланса туннельной печи (таблица 11).

Таблица 11 – Сводный тепловой баланс туннельной печи

Неучтенные потери составляют:

Q_неуч.=Q_прих.+Q_{рас .}, кДж/час, допускается до 8 %

Невязка составит:

Определяется КПД печи:

Подбор тяго - дутьевых устройств.

Подбирается вентилятор-дымосос для отбора дымовых газов из печи.

T_дыма, i_дыма – принимается в тепловом расчете.

V_дыма=V , нм³/ч

где, В – расход натурального топлива, нм³/ч

= 4 (справочные данные).

V_t=V_{0 ,} нм³/ч,

где,

h_действ=h_g мм.вод.ст.; для перевода в н/м² нужно мм.вод.ст 10;.

По номограмме подбирается № вентилятора и определяются все его характеристики.

При соединении вентилятора с электродвигателем при помощи муфты = 0, 98, необходимая мощность электродвигателя равна:

N_дв= , кВт.

Установочная мощность будет равна:

N_уст=К·N_дв, кВт

где, К =1, 1 – коэффициент запаса.

Определим № дутьевого вентилятора для подачи воздуха в зону охлаждения печи:

h_в = 100 мм.вд.ст.;

V_воз, нм³/ч – принимается из расчета;

Т_{возд. на сушку} – принимается практически;

V_t=V_{возд ,} нм³/ч,

По значениям V_t и n_t по номограмме подбираем № вентилятора и определяются все его характеристики.